申请日2021.04.26
公开日期2021.12.07
IPC分类C02F9/14
摘要
本实用新型公开了一种市政污水脱氮除磷系统，该系统包括进水池、活性炭曝气滤池、微絮凝反硝化除磷滤池以及紫外线杀菌器。该系统首先采用颗粒活性炭曝气滤池对来水进行预处理，通过活性炭的吸附及滤池的过滤作用去除水体含有的污染物并降低色度，然后在微絮凝反硝化除磷滤池内进行反硝化脱氮的同时，通过铁碳反应形成的微絮凝作用去除污水中的磷元素，最后经紫外杀菌器消毒后直接达标排放。本实用新型具有多种污染物集中去除的功能、占地少、结构简单紧凑、能耗低、出水水质稳定、维护便利、运行费用低等优点，而且还能将污水的氮磷元素降低至地表III类水排放标准，具有十分广阔的市场前景。
权利要求
1.一种市政污水脱氮除磷系统，其特征在于：该系统包括进水池(1)、活性炭曝气滤池(2)、微絮凝反硝化除磷滤池(3)以及紫外线杀菌器(4)；进水管道(L1)连接至进水池(1)的进水口；所述进水池(1)的排水口通过第二管道(L2)连接至活性炭曝气滤池(2)的进水口，所述活性炭曝气滤池(2)的排水口通过第三管道(L3)连接至微絮凝反硝化除磷滤池(3)的进水口；所述微絮凝反硝化除磷滤池(3)的排水口通过第四管道(L4)连接至紫外线杀菌器(4)的进水口，所述紫外线杀菌器(4)的排水口与排水管道(L5)相连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：该系统还包括污泥收集池(5)；所述活性炭曝气滤池(2)的排污口通过第一污泥输送装置(W1)与污泥收集池(5)的进料口相连通；所述微絮凝反硝化除磷滤池(3)的排污口通过第二污泥输送装置(W2)与污泥收集池(5)的进料口相连通；所述污泥收集池(5)的排料口与污泥排放管道(L6)相连通。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：该系统还包括混合池(6)和碳源投加装置(7)；所述混合池(6)设置在第三管道(L3)上，并且位于活性炭曝气滤池(2)和微絮凝反硝化除磷滤池(3)之间；所述碳源投加装置(7)通过药液输送装置(701)与混合池(6)的进料口相连接。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述碳源投加装置(7)包括碳源加药桶(702)和计量泵(703)；所述碳源加药桶(702)的出料口与药液输送装置(701)相连通；所述计量泵(703)设置在药液输送装置(701)上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于：所述活性炭曝气滤池(2)内设置有活性炭填料区层(201)；所述活性炭填料区层(201)的层厚为1500-3500mm。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述活性炭填料区层(201)的层厚为1800-3000mm。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述活性炭填料区层(201)的层厚为2000-2500mm。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述活性炭填料区层(201)内活性炭的粒径为15-80目。
9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述活性炭填料区层(201)内活性炭的粒径为20-60目。
10.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述活性炭填料区层(201)内活性炭的粒径为25-40目。
11.根据权利要求1-4、6-10中任一项所述的系统，其特征在于：所述微絮凝反硝化除磷滤池(3)内设置有挂膜组合式填料区层(301)和铁碳颗粒填料区层(302)；所述铁碳颗粒填料区层(302)位于挂膜组合式填料区层(301)的下方。
12.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述微絮凝反硝化除磷滤池(3)内设置有挂膜组合式填料区层(301)和铁碳颗粒填料区层(302)；所述铁碳颗粒填料区层(302)位于挂膜组合式填料区层(301)的下方。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于：所述挂膜组合式填料区层(301)内的填料为绳结式填料；所述绳结式填料的数量为1-100条；所述铁碳颗粒填料区层(302)内的填料粒径为5-40mm。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于：所述挂膜组合式填料区层(301)内的填料为绳结式填料；所述绳结式填料的数量为1-100条；所述铁碳颗粒填料区层(302)内的填料粒径为5-40mm。
15.根据权利要求13或14所述的系统，其特征在于：所述绳结式填料的数量为3-80条；所述铁碳颗粒填料区层(302)内的填料粒径为8-30mm。
16.根据权利要求13或14所述的系统，其特征在于：所述绳结式填料的数量为5-50条；所述铁碳颗粒填料区层(302)内的填料粒径为10-25mm。
17.根据权利要求11所述的系统，其特征在于：所述微絮凝反硝化除磷滤池(3)内还设置有滤料区层(303)和承托区层(304)；所述滤料区层(303)和承托区层(304)均位于铁碳颗粒填料区层(302)的下方，并且所述滤料区层(303)位于承托区层(304)的上方。
18.根据权利要求12-14中任一项所述的系统，其特征在于：所述微絮凝反硝化除磷滤池(3)内还设置有滤料区层(303)和承托区层(304)；所述滤料区层(303)和承托区层(304)均位于铁碳颗粒填料区层(302)的下方，并且所述滤料区层(303)位于承托区层(304)的上方。
19.根据权利要求17所述的系统，其特征在于：所述滤料区层(303)内填充的填料的粒径为1-8mm；所述承托区层(304)内填充的填料的粒径为2-25mm。
20.根据权利要求18所述的系统，其特征在于：所述滤料区层(303)内填充的填料的粒径为1-8mm；所述承托区层(304)内填充的填料的粒径为2-25mm。
21.根据权利要求19或20所述的系统，其特征在于：所述滤料区层(303)内填充的填料的粒径为1.2-5mm；所述承托区层(304)内填充的填料的粒径为3-20mm。
22.根据权利要求19或20所述的系统，其特征在于：所述滤料区层(303)内填充的填料的粒径为1.5-3mm；所述承托区层(304)内填充的填料的粒径为4-15mm。
23.根据权利要求17、19或20所述的系统，其特征在于：所述铁碳颗粒填料区层(302)的层厚为200-1000mm；所述滤料区层(303)的层厚为1500-4000mm；所述承托区层(304) 的层厚为200-400mmm。
24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于：所述铁碳颗粒填料区层(302)的层厚为300-800mm；所述滤料区层(303)的层厚为1800-3000mm；所述承托区层(304)的层厚为250-350mm。
25.根据权利要求23所述的系统，其特征在于：所述铁碳颗粒填料区层(302)的层厚为400-500mm；所述滤料区层(303)的层厚为2000-2500mm；所述承托区层(304)的层厚为280-320mm。
26.根据权利要求1-4、6-10、12-14、17、19-20、24-25中任一项所述的系统，其特征在于：该系统还包括反洗水箱(8)；所述反洗水箱(8)通过第七管道(L7)与活性炭曝气滤池(2)的进水口相连接。
27.根据权利要求26所述的系统，其特征在于：所述反洗水箱(8)还通过第八管道(L8)与微絮凝反硝化除磷滤池(3)的进水口相连接。
28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于：该系统还包括有反洗泵(9)；所述第七管道(L7)和第八管道(L8)上均独立设置有反洗泵(9)，或者所述第七管道(L7)和第八管道(L8)共用同一个反洗泵(9)。
29.根据权利要求26所述的系统，其特征在于：该系统还包括有增压泵(10)；所述增压泵(10)设置在第二管道(L2)上；
该系统还包括有鼓风机(11)；所述鼓风机(11)通过第九管道(L9)与活性炭曝气滤池(2)的进气口相连接；所述鼓风机(11)还通过第十管道(L10)与微絮凝反硝化除磷滤池(3)的进气口相连接。
30.根据权利要求27所述的系统，其特征在于：该系统还包括有增压泵(10)；所述增压泵(10)设置在第二管道(L2)上；
该系统还包括有鼓风机(11)；所述鼓风机(11)通过第九管道(L9)与活性炭曝气滤池(2)的进气口相连接；所述鼓风机(11)还通过第十管道(L10)与微絮凝反硝化除磷滤池(3)的进气口相连接。
说明书
一种市政污水脱氮除磷系统
技术领域
本实用新型涉及市政污水处理设备，具体涉及一种市政污水脱氮除磷系统，属于市政污水处理技术领域。
背景技术
当前，在我国大部分城市和农村，由于资金和技术的原因，污水处理厂的二级生物处理法无法实现氮磷的有效、深度去除，大量氮磷直接排入收纳水体，造成水体富营养化严重，中国污水处理厂主要矛盾从有机物去除转到氮磷污染物的去除，特别是氮磷去除率普遍不高，成为当今污水处理厂亟待解决的难题。
随着氮磷污染问题的日益尖锐化以及公众环境保护意识的加强，越来越多的地区出台了更加严格的排放标准和不同等级的实施规划。常规的二级生化处理工艺虽然稳定可靠，可以有效的降低污水的COD、BOD，但对污水中同时存在的N、P等营养物仅仅只能去除20％-30％，因此采用传统的二级生化处理工艺并不能够全面解决营养物对水体的污染和富营养化危害的问题，同时还需要考虑工程占地和能耗等问题。
传统的除磷工艺主要靠投加PAC、PAM来实现，药剂费用较高、污泥量较大，而且传统的反硝化脱氮池体占地较大，硝化液回流导致能耗较高，脱氮效率不稳定，大部分情况下达不到深度处理的排放标准。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种市政污水高效脱氮除磷的系统。该系统首先采用颗粒活性炭曝气滤池对来水(市政污水处理厂尾水)进行处理，通过活性炭的过滤和吸附作用去除水体内含有的污染物和降低其色度，然后再在微絮凝反硝化除磷滤池内进行反硝化脱氮的同时，通过铁碳反应形成的微絮凝作用去除污水中的磷元素，最后经紫外杀菌器消毒后直接达标排放。本实用新型具有多种污染物集中去除的功能、占地少、结构简单紧凑、能耗低、出水水质稳定、维护便利、运行费用低等优点，而且还能将污水的氮磷元素降低至地表III类水排放标准，具有十分广阔的市场前景。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下所述：
一种市政污水脱氮除磷系统，该系统包括进水池、活性炭曝气滤池、微絮凝反硝化除磷滤池以及紫外线杀菌器。所述进水管道连接至进水池的进水口。所述进水池的排水口通过第二管道连接至活性炭曝气滤池的进水口，所述活性炭曝气滤池的排水口通过第三管道连接至微絮凝反硝化除磷滤池的进水口。所述微絮凝反硝化除磷滤池的排水口通过第四管道连接至紫外线杀菌器的进水口，所述紫外线杀菌器的排水口与排水管道相连通。
作为优选，该系统还包括污泥收集池。所述活性炭曝气滤池的排污口通过第一污泥输送装置与污泥收集池的进料口相连通。所述微絮凝反硝化除磷滤池的排污口通过第二污泥输送装置与污泥收集池的进料口相连通。所述污泥收集池的排料口与污泥排放管道相连通。
作为优选，该系统还包括混合池和碳源投加装置。所述混合池设置在第三管道上，并且位于活性炭曝气滤池和微絮凝反硝化除磷滤池之间。所述碳源投加装置通过药液输送装置与混合池的进料口相连接。
作为优选，所述碳源投加装置包括碳源加药桶和计量泵。所述碳源加药桶的出料口与药液输送装置相连通。所述计量泵设置在药液输送装置上。
作为优选，所述活性炭曝气滤池内设置有活性炭填料区层。所述活性炭填料区层的层厚为1500-3500mm，优选为1800-3000mm，更优选为2000-2500mm。
作为优选，所述活性炭填料区层内活性炭的粒径为15-80目，优选为20-60目，更优选为25-40目。
作为优选，所述微絮凝反硝化除磷滤池内设置有挂膜组合式填料区层和铁碳颗粒填料区层。所述铁碳颗粒填料区层位于挂膜组合式填料区层的下方。
作为优选，所述挂膜组合式填料区层内的填料为绳结式填料。所述绳结式填料的数量为1-100条，优选为3-80条，更优选为5-50条。
作为优选，所述铁碳颗粒填料区层内的填料粒径为5-40mm，优选为8-30mm，更优选为10-25mm。
作为优选，所述微絮凝反硝化除磷滤池内还设置有滤料区层和承托区层。所述滤料区层和承托区层均位于铁碳颗粒填料区层的下方，并且所述滤料区层位于承托区层的上方。
作为优选，所述滤料区层内填充的填料为陶粒和/或石英砂。该填料的粒径为1-8mm，优选为1.2-5mm，更优选为1.5-3mm。
作为优选，所述承托区层内填充的填料为砾石和/或石英砂。该填料的粒径为2-25mm，优选为3-20mm，更优选为4-15mm。
作为优选，所述铁碳颗粒填料区层的层厚为200-1000mm，优选为300-800mm，更优选为400-500mm。
作为优选，所述滤料区层的层厚为1500-4000mm，优选为1800-3000mm，更优选为2000-2500mm。
作为优选，所述承托区层的层厚为200-400mm，优选为250-350mm，更优选为280-320mm。
作为优选，该系统还包括反洗水箱。所述反洗水箱通过第七管道与活性炭曝气滤池的进水口相连接。
作为优选，所述反洗水箱还通过第八管道与微絮凝反硝化除磷滤池的进水口相连接。
作为优选，该系统还包括有反洗泵。所述第七管道和第八管道上均独立设置有反洗泵，或者所述第七管道和第八管道共用同一个反洗泵。
作为优选，该系统还包括有增压泵。所述增压泵设置在第二管道上。
作为优选，该系统还包括有鼓风机。所述鼓风机通过第九管道与活性炭曝气滤池的进气口相连接。所述鼓风机还通过第十管道与微絮凝反硝化除磷滤池的进气口相连接。
在现有技术中，常规的二级生化处理工艺虽然较为稳定可靠，可以有效的降低污水的COD、BOD，但对污水中同时存在的N、P等营养物仅仅只能去除20％-30％，因此采用传统的二级生化处理工艺并不能够全面解决营养物对水体的污染和富营养化危害的问题，同时还需要考虑现有技术中工程占地大和能耗高等问题。
在本实用新型中，本实用新型所述的市政污水脱氮除磷系统包括有进水池、活性炭曝气滤池、微絮凝反硝化除磷滤池以及紫外线杀菌器。本实用新型首先采用颗粒活性炭曝气滤池对来水(市政污水处理厂尾水)进行预处理，即来水通过颗粒活性炭滤层，水体含有的污染物被滤层截留，然后在充足曝气的条件下，并被滤料上附着的微生物降解转化，水中氨氮被转化为硝酸根和亚硝酸根，同时在活性炭的吸附作用下，还可去除部分有机污染物和色度，进一步净化水质。其次将出水输送至微絮凝反硝化除磷滤池进行进一步处理，在微絮凝反硝化除磷滤池内预先填充铁碳微电解填料和挂膜组合式填料，使得来水在微絮凝反硝化除磷滤池内进行反硝化脱氮的同时，还能通过铁碳反应形成的微絮凝作用去除污水中的磷元素，所述的挂膜组合式填料作为有效的生物载体，能够使污泥可轻松实现挂膜，进而提高反硝化菌群的浓度，实现高效同步的脱氮除磷处理。最后将来水经紫外杀菌器消毒处理后直接达标排放。达标排放的出水可满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的III类水标准。
在本实用新型中，本实用新型所述的市政污水脱氮除磷系统还包括污泥收集池。一般地，颗粒活性炭曝气滤池以及微絮凝反硝化除磷滤池在水体处理过程中会不断排放出污泥(包括物化污泥、生化污泥)，而为了保证颗粒活性炭曝气滤池以及微絮凝反硝化除磷滤池对对水体的处理效果，通常需定期对颗粒活性炭曝气滤池以及微絮凝反硝化除磷滤池进行反冲洗以维持其污染物的脱除效果，产生的冲洗废水及残渣进入所述的污泥收集池后再另行集中处理。
在本实用新型中，所述的市政污水脱氮除磷系统还包括混合池和碳源投加装置。所述混合池设置位于活性炭曝气滤池和微絮凝反硝化除磷滤池之间。所述碳源投加装置通过药液输送装置与混合池的进料口相连接。通过定量投加碳源来提高进水的碳氮比(C/N)，为后续反硝化提供充分的条件(为反硝化提供了充分的营养物质，通过反硝化反应有效脱除总氮)。所述碳源投加装置包括碳源加药桶和计量泵。通过控制计量泵进而调节碳源加药桶内碳源药液(碳源药液的浓度可根据实际工况进行合理配置)的投放量。
在本实用新型中，所述微絮凝反硝化除磷滤池内设置有挂膜组合式填料区层和铁碳颗粒填料区层。所述挂膜组合式填料区层内填充的是挂膜组合式填料，所述铁碳颗粒填料区层内填充的是铁碳微电解填料。水体在微絮凝反硝化除磷滤池内进行反硝化脱氮的同时，还能通过铁碳反应形成的微絮凝作用去除污水中的磷元素。同时所述的挂膜组合式填料作为有效的生物载体，还能够使得水体中的固体污染物和污泥可轻松挂膜，提高反硝化菌群的浓度，实现高效同步的脱氮除磷处理过程。通过利用铁碳反应使单质铁失去电子生成铁离子，与污水中的磷元素发生微絮凝反应生成含磷沉淀，沉淀被吸附于铁碳微电解填料表面，能有效降低水中的总磷含量，铁碳反应(电化学反应)过程如下：
阳极：Fe-2e-→Fe2+ Eo(Fe2+/Fe)＝0.4，
阴极：2H++2e-→H2 Eo(H+/H2)＝0V。
在本实用新型中，所述挂膜组合式填料区层均匀设置了多组挂膜组合式填料。所述的挂膜组合式填料为通过中心绳打结捆绑形成的绳结式填料。多组所述挂膜组合式填料均匀分布悬挂在所述铁碳颗粒填料区层的上方。
在本实用新型中，所述微絮凝反硝化除磷滤池内还设置滤料区层和承托区层。所述滤料区层和承托区层均位于铁碳颗粒填料区层的下方，并且所述滤料区层位于承托区层的上方。所述滤料区层内填充的填料是陶粒和石英砂，所述承托区层内填充的填料是砾石和石英砂。经过挂膜组合式填料区层和铁碳颗粒填料区层处理后的水体再依次经由滤料区层和承托区层进行进一步地过滤处理，能够提高水体的净化处理效果。
在本实用新型中，所述市政污水脱氮除磷系统还包括反洗水箱和反洗泵。反洗水箱上引出有相互独立的反洗水输送管道分别与活性炭曝气滤池和微絮凝反硝化除磷滤池的反洗水进水口(与需处理的市政污水进水口不同，市政污水进水口处于上游，反洗水进水口位于下游)相连通。为了确保反洗水的冲洗效果，在相互独立的两根反洗水输送管道上均设置有反洗泵(或者相互独立的两根反洗水输送管道共用同一个反洗泵)，在反洗泵的加压下，提高反洗水对活性炭曝气滤池和微絮凝反硝化除磷滤池的反冲洗效果，通过定期反洗恢复其对来水中污染物的去除效果。
在本实用新型中，所述市政污水脱氮除磷系统还包括增压泵和鼓风机，所述鼓风机上引出有相互独立的气体输送管道分别与活性炭曝气滤池和微絮凝反硝化除磷滤池的进气口相连通。通过风机可持续向活性炭曝气滤池和微絮凝反硝化除磷滤池内鼓入气体，进而提高气体反冲洗的效果，进一步保证活性炭曝气滤池和微絮凝反硝化除磷滤池的清洗效果。
在本实用新型中，所述市政污水脱氮除磷系统还包括增压泵。所述增压泵设置在第二管道上(位于进水池和活性炭曝气滤池之间)，待处理的市政污水处理厂尾水自流进入所述的进水池，在增压泵的作用下用于将来水提升至活性炭曝气滤池内。
在本实用新型中，所述“上游、下游”是根据市政污水的流动方式进行确定的。其中，市政污水的来水方向为“上游”，反之则为“下游”。
在本实用新型中，市政污水脱氮除磷系统可实现PLC全自动控制。即市政污水的输送量、反洗泵、计量泵、鼓风机、增压泵等均可实现自动化控制，进行根据实际工况设置合理的参数即可实现自动化运行。
与现有技术相比较，本实用新型的有益技术效果如下：
1：本实用新型首先采用颗粒活性炭曝气滤池对来水进行处理，水体含有的污染物被滤层截留，在充足曝气的条件下，并被滤料上附着的生物降解转化，水中氨氮被转化为硝酸根和亚硝酸根去，同时活性炭的吸附作用也可去除部分水体含有的污染物和降低其色度，进一步净化水质。然后在微絮凝反硝化除磷滤池内投加碳源，提高了碳氮比(C/N)，在进行反硝化脱氮的同时，通过铁碳反应形成的微絮凝作用去除污水中的磷元素，最后经紫外杀菌器消毒后直接达标排放。达标排放的出水可满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中的III类水标准，具有十分广阔的市场前景。
2：本实用新型的市政污水脱氮除磷系统有机的结合了曝气、活性炭吸附、铁碳微电解、反硝化滤池等具有高效降解COD、深度去除氮磷的工艺设备，可实现多种污染物集中去除的功能，具有占地面积小、结构简单紧凑、能耗低、出水水质稳定、维护便利、运行费用低等优点。
（发明人：何汝靛; 何堤; 唐炳钦; 刘亮; 汪涛; 何原平; 刘红旗）